TINH gọn MUỐI KIM LOẠI

Chuyên đề t tinh gọn giải toán kim lo¹i + mi - - -DongHuuLee : FC – Hóa Học Vùng Cao - - -A.LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯ DUY CƠ BẢN Tổng quan: kim loại tác dụng với muối có hai trường hợp : Kim loại tan nước + dd Muối Kim loại không tan nước + dd Muối (Kim loại IA : Na,K,Li,Rb,Cs + Ca+Ba+Sr) ( Kim loại Từ Mg → Au) - Quy tắc viết phản ứng :Có quy tắc viết phản ứng : + Kim loại ñẩy kim loại + Quy tắc anpha α - Bài tập : có dạng Kim loại tan nước tác dụng với dung dịch muối i Công thức viết phản ứng Ban đầu có: Kim loại + H2O(của dd) → Bazơ + H2 Sau có: Bazơ(vừa sinh) + Muối → Muối + bazơ (Chỉ có phản ứng sản phẩm có kết tủa) Kết quả: Kim loại + H2O + Muối → Muối i Chú ý Nếu muối dung dịch muối Al3+ (hoặc muối Zn2+) lưu ý khả kết tủa vừa sinh bị hòa tan : Ban ñầu: Kim loại + H2O → Bazơ + H2 ↑ (1) Sau đó: Bazơ vừa sinh + muối Al3+, Zn2+ → ↓ nOH- + Mn+ → M(OH)n ↓ Và có thể: M(OH)n ↓ + OH- → MO2(4-n)- + H2O ( có OH còn) Ví dụ Na + dung dịch CuSO4 Ban đầu có: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑ Sau : 2NaOH + 2CuSO4 → 2Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4 (2) (3) Kết quả: 2Na + 2H2O + CuSO4 → 2Cu(OH)2 ↓ +Na2SO4 + H2 ↑ Ví dụ Na + dung dịch K2SO4 Ban ñầu có: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑ Sau : 2NaOH + K2SO4 → 2KOH + Na2SO4 (Khơng xảy khơng tạo kết tủa) Kết quả: 2Na + 2H2O + CuSO4 → 2Cu(OH)2 ↓ +Na2SO4 + H2 ↑ Ví dụ Cho m gam Na + dung dịch chứa 200ml mol AlCl31M thu ñược 1,56 gam kết tủa Tính m Ban đầu: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑ (1) Sau đó: 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 ↓ + 3NaCl Và có thể: NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O ( có NaOH còn) (2) (3) Kết quả: Bài tốn muối Al3+ + dung dịch OH- có trường hợp : TH1: kết tủa khơng bị hòa tan (chỉ xảy phản ứng 2) TH2: kết tủa bị hòa tan phần (ñã xảy phản ứng 3) Luật ghi nhớ số mol OH- : - Tỉ lệ hệ số : - Cái : trước trước , sau sau.trước nhỏ, sau lớn, ngắn nhỏ, dài lớn,… n OH− (TH1) = × n ↓ n OH− (TH2) = × n Al3+ − (4 − 3) × n ↓ ⇒ cơng thức ngắn nên n OH− (TH1) < n OH− (TH2) Tức ñể thu ñược lượng kết tủa toán muối Al3+ + dung dịch OH- có cách làm thí nghiệm TH1 tiêu tốn OH- (min), TH2 tiêu tốn OH- nhiều (max) Áp dụng xét có : 1,56  i3 × ⇒ m = 0, 46 gam  m 78 = 23  1, 56 ⇒ m = 17, 94 gam i4 × 0, −  78 2.Kim loại không tan nước + dung dịch muối i Kim loại không tan nước : kim loại từ Mg → Pt K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt (tan nước) (không tan nước) i Luật phản ứng Kim loại A ñẩy kim loại B khỏi muối: K.loại [ A ] + Muối K.loại [ B ] → Muối kim loại [ A ] + K.loại [ B ] iK.lo¹i A kh«ng tan H O  i ðiều kiện iK.loại A trớc kim loại B i Muối ph ải tan  Ví dụ Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Fe + ZnSO4 → FeSO4 + Zn i Bản chất phản ứng Thực chất kim loại ( khơng tan nước : Từ Mg đến Au) + dung dịch muối : Kim loại M + ion kim loại Rm+ → ion kim loại Mn+ + kim loại R ↓ Ví dụ Mg tác dụng với dung dịch Fe(NO3)3 chất là: Mg + Fe2+ → Mg2+ + Fe ↓ i Chiều hướng phản ứng Kim loại không tan + dung dịch muối xảy theo quy tắc α : Au Tức : K.loại ñứng trước + ion K loại ñứng sau → ion K loại ñứng trước + K loại ñứng sau i Các tình hay gặp đề thi : (1) kim loại + muối (2) kim loại + hỗn hợp muối (3) Hỗn hợp kim loại + muối (4) Hỗn hợp kim loại + hỗn hợp muối Theo chiều từ xuống , ñộ hấp dẫn tăng dần nhiều sau giải song ta thấy ñược vẽ ñẹp khoa học 2.1 Kiểu kim loại + muối Một số kĩ thuật giải tập i Phương pháp dòng mol K.lo¹i Nếu đề cho đồng thời  ⇒ dòng giải pháp mol mi i Phương pháp bảo tồn e “kinh điển”: ∑n K.Loai(p −) × Hóa trị = ∑n ion K.loai(p−) × ñiện tích ion ðây phương pháp hiệu ñại, giúp nhẫm ñáp án cách nhanh chóng ðể đạt hiệu cao trình dùng phương pháp cần nhớ thuật ngữ “pư”, tức có phần phản ứng đưa vào công thức i Phương pháp tăng – giảm khối lượng “kinh ñiển”: Xét phản ứng : aM +bYa+ → aMb+ + bY ↓ Trong trình phản ứng : + Kim loại M tan dạng ion Mb+ ( muối) + Ion kim loại Ya+ lắng xuống dạng kết tủa Y ↓ Hệ : khối lượng kim loại dung dịch sau phản ứng có thay đổi ( ngược : sau phản ứng khối lượng kim loại tăng khối muối giảm ngược lại), tùy theo tương quan khối lượng kim loại tan kim loại bám vào: ∆m(K.lo¹i) = −∆m ( muèi) = (a.Y − b.M) × n (p −) ( npư = mol chất phương trình phản ứng) hscb Khi : ∆m = Từ có : >0 ⇒ sau phản ứng , khối lượng kim loại tăng lên nên : mthanh Fe sau pư = mthanh Fe b.đ + ∆m(K.lo¹i) = 5,6 + 0,24 = 5,84 gam Cách Phương pháp dòng Như phân tích phần lí thuyết, kiểu hiệu xuất H < 100% → FeSO4 + Cu Fe + CuSO4 Ban ñầu : 0,1 0,05 0 x x x Phản ứng : ← x→ Sau phản ứng: (0,1-x) (0,05- x) x x Muối sau phản ứng : 7,76 = 160 (0,05 –x) + 152.x ⇒ x = 0,03 mol Trong trình phản ứng : Fe phản ứng tan ( 0,03mol), Cu sinh bám vào (0,03 mol) nên khối lượng Fe sau phản ứng : 5,6 – 0,03.56 + 64.0,03 = 5,84 gam Ví dụ Hai kim loại M, có khối lượng a gam.Thanh nhúng vào 100ml dung dịch AgNO3;thanh thứ nhúng vào 1,51 lít dung dịch Cu(NO3)2 Sau thời gian lấy kim loại thấy tăng khối lượng, giảm khối lượng tổng khối lượng hai 2a, ñồng thời thấy nồng ñộ mol muối kim loại M dung dịch Cu(NO3)2 gấp 10 lần dung dịch AgNO3.Kim loại M Hướng dẫn giải - Khi nhúng vào dung dịch AgNO3 : M (tan ra)+ 2Ag+ → M2+ + 2Ag ↓ (bám vào) (1) Theo phương pháp tăng giảm khối lượng bạn đọc dễ có : ( × 108 – × M ) n M2+ (1) ∆m tang → % mthanh tăng = × 100 = × 100 (*) m 1(bd) m A(bd) - Khi nhúng vào dung dịch Cu(NO3)2 : M (tan ra)+ Cu2+ → M2+ + Cu ↓ (bám vào) (2) Và theo phương pháp tăng giảm khối lượng bạn đọc dễ có : m gi ả m (1 ì 64 ì M ) n M2+ (2)   → % mthanh giảm = × 100 = × 100 < (**) m 2(bd) m A(bd) - Vì sau phản ứng, tổng khối lượng hai kim loại 2a ( tổng khối lượng hai trước tham gia phản ứng) nên tổng ñộ biến thiên khối lượng hai phải = → ( ×108 – 1× M ) n M 2+ (1) (1× 64 – 1× M ) n M 2+ (2) ×100 (***) mA(bd) mA(bd) - Vì nồng ñộ mol muối kim loại M dung dịch Cu(NO3)2 gấp 10 lần dung dịch AgNO3 nM 2+ (1) nM 2+ (2) (***) → = 10 × → nM 2+ (2) = 1,51× nM 2+ (1)  → M = 65( Zn) 0,1 1,51 Ví dụ 3.Cho 12,8g kim loại X hóa trị II phản ứng hồn tồn với khí clo thu muối Y.Hòa tan Y vào nước ñể ñược 400ml dung dịch Z.Nhúng Zn nặng 13g vào Z, sau thời gian thấy kim loại X bám vào Zn khối lượng Zn 12,9g, nồng ñộ ZnCl2 dung dịch 0,25M.Kim loại X nồng ñộ muối Y dung dịch Z ? Hướng dẫn giải + Cl2 H 2O + Zn Sơ ñồ : 12,8(g) X  → Y : XCl2  → ddZ : XCl2 → ZnCl2 + X ↓ - Tại giai ñoạn 3, phản ứng xảy khơng hồn tồn ( thực phản ứng sau thời gian) nên lượng XCl2 phản ứng phần → mX (cuối) ≠ mX (bñ) - Ta có: nZnCl2 = 0, 25 × 0, = 0,1mol = nZn(tan) = nX bám vào × 100 = - Mặt khác ∆ mgiảm = 12,9 – 13 = - 0,1 gam = (1.X-1.65).0,1 → X=64(Cu) 12,8 - Theo sơ đồ có: nXCl2 = n X ( bd ) = = 0, 2mol → [ XCl2 ] = 0,5M 64 Ví dụ Cho 5,4g Al phản ứng vừa ñủ với dung dịch muối MSO4 ñược dung dịch X Khối lượng chất tan dung dịch X giảm 10,2g so với dung dịch MSO4.Công thức MSO4 ? Hướng dẫn giải 2+ - Phương trình hố học : 2Al(tan ra) + 3M → 2Al3+(ñi vào dung dịch) + 3M ↓ ( thoát khỏi dung dịch) - Theo phương pháp tăng – giảm khối lượng bạn ñọc dễ có : 5, ∆m dd = - ∆m (kim loại ) = -(-10,2) = mB(bám) – mA (tan) = (3.M – 2.27) × 27 → M=52(Cr) Ví dụ Tiến hành thí nghiệm : - Thí nghiệm : Cho m gam bột Fe(dư) vào V1 lít dung dịch Cu(NO3)21M - Thí nghiệm : Cho m gam Fe(dư) vào V2 lít dung dịch AgNO3 1M Sau thí nghiệm kết thúc ,khối lượng chất rắn thu hai thí nghiệm nhau.Giá trị V1 so với V2 ? Hướng dẫn giải - Vì phản ứng xảy hồn tồn, mà Fe dư nên Cu(NO3)2 AgNO3 ñều hết tạo muối Fe(NO3)2 Chú ý.Trong phản ứng Fe + AgNO3 ,nếu AgNO3 dư tạo muối Fe(NO3)3 +Ag Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag - Thí nghiệm 1: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Theo tăng giảm khối lượng bạn ñọc thấy ngay: mrắn sau TN1 = m + (1.64 – 1.56).V1 = m + 8V1 -Thí nghiệm : Fe + 2Ag+ → Fe2+ +2Ag Theo tăng – giảm khối lượng bạn đọc có: 0,1V2 mrắn sau TN2 = m + (2.108 – 1.56) × = m + 8V2 - Vì khối lượng chát rắn thu sau hai thí nghiệm nên : m +8V1 = m= 8V2 nên V1 =V2 Ví dụ Cho 5,6g Fe tác dụng với muối AgNO3 thu ñược loại muối sắt Khối lượng muối Hướng dẫn giải - Vì thu loại muối sắt → tạo Fe(NO3)2 tạo Fe(NO3)3 - Trường hợp 1: Fe → Fe(NO3)2 mmuối = 0,1 180 =18g - Trường hợp 2: Fe → Fe(NO3)3 mmuối = 0,1 242 =24,2g Ví dụ Lấy hai kim loại M (hố trị 2)có khối lượng.Thanh nhúng vào dung dịch CuCl2 ; nhúng vào dung dịch CdCl2, hai dung dịch có thể tích nồng ñộ mol.Sau thời gian, có khối lượng tăng 1,2% ; tăng 8,4%.Số mol muối ban ñầu hai dung dịch giảm nhau.Kim loại M : Hướng dẫn giải - Khi nhúng vào dung dịch CuCl2 : M (tan ra)+ Cu2+ → M2+ + Cu ↓ (bám vào) Theo phương pháp tăng giảm khối lượng bạn ñọc dễ có : ∆mtang (1× 64 – 1× M ) n Cu 2+ pu → % mthanh tăng = × 100 = × 100 = 1, 2% (*) mthanh 1(bd) m A(bd) - Khi nhúng vào dung dịch CdCl2 : M (tan ra)+ Cd2+ → M2+ + Cd ↓ (bám vào) Và theo phương pháp tăng giảm khối lượng bạn đọc dễ có : ∆mtang (1×112 – 1× M ) n Cd 2+ pu → % mthanh tăng = ×100 = × 100 = 8, 4% (**) mthanh 2(bd) m A( bd ) - Vì số mol hai muối ban đầu ( CuCl2 cà CdCl2) giảm nhau, tức lượng muối tham gia phản ứng thí 112 − M 8, (*) nghiệm → nCu 2+ ( pu ) = nCd 2+ ( pu ) → = → M = 56( Fe) (**) 64 − M 1, 2.2.Kiểu kim loại + hỗn hợp muối i Sơ ñồ : Sắp xếp thứ tự ion kim loại có muối theo trình tự dãy điện hóa tư trình tự phản ứng theo sơ đồ : ðiều có nghĩa q trình phản ứng : + Kim loại A tan thành ion Ax+ ñi vào dung dịch muối + Ion kim loại kết tủa thành kim loại thoát khỏi dung dịch rắn theo trình tự : trước hết Ym+ → Y ↓ , Ym+ hết ñến lượt Xn+ Luật chung : ion ñứng sau làm trước, ion ñứng trước làm sau i Phản ứng : mA + xYm+ → mAx+ + xY ↓ (1) (chắc chắn có) n+ x+ nA + xX → nA + xX ↓ (2) (có thể có) i Kĩ xét thời ñiểm dừng phản ứng,sản phẩm : + Xét kim loại A hai muối Xn+ Ym+ + Ngun tắc chung ban đầu đề có kim loại muối (ion kim loại) xảy nhiêu trường hợp → nội dung có trường hợp : có (1); có (1) (2) Theo sơ đồ : Kim loại + ion kim loại → ion kim loại(mới) + kim loại (mới) Nên sản phẩm thu có hai thành phần : rắn ( kim loại) dd ( muối) Vì trình phản ứng : Kim loại ban ñầu → Muối (ion) Muối (ion) ban ñầu → Kim loại Nên theo thứ tự phản ứng ñã nêu có: - Luật ghi kim loại (rắn thu ñược) sau phản ứng: ghi từ ñằng sau ñường trước (Y, X, A) ðiều có nghĩa kim loại sau phản ứng chắn có Y đến X cuối A - Luật ghi muối( ion kim loại) có mặt dung dịch sau phản ứng :ghi từ ñằng trước ñằng sau : ðiều có nghĩa muối sau phản ứng chắn có Ax+ đến Xn+ cuối Ym+ Từ sơ ñồ dựa vào ñề ( số lượng kim loại sau phản ứng số lượng muối thu ñược sau phản ứng)bạn ñọc dễ dàng xác ñịnh ñược thời ñiểm phản ứng dừng lại sản phẩm cuối phản ứng i Kĩ giải toán Cơ dùng : - Phương pháp dòng - Phương pháp tăng – giảm khối lượng Ngoài dùng thêm: - Bảo tồn e  K.lo¹i hÕt i < ∑ n e( Ion k.lo¹ i nhËn) ⇒   Muèi d−   K.lo¹i hÕt n e(K.lo¹ i cho) i = ∑ n e( Ion k.lo¹ i nhËn) ⇒    Muèi hÕt  K.lo¹i d− i > n ∑ e( Ion k.lo¹ i nhËn) ⇒    Mi hÕt - Bảo tồn điện tích cho dung dịch sau phản ứng - Phản chứng bảo tồn ngun tố kim loại ( chưa xác ñịnh rõ ñược thời ñiểm dừng phản ứng sản phẩm) Ví dụ Cho 7,2 gam bột Mg tác dụng với 100ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 2M AgNO3 1M Sau phản ứng kết thúc ,thu ñược m gam chất rắn B Giá trị m ? A.24,8 gam B.23,2 gam C.20,68 gam D.23,24 gam Cách Phương pháp bảo toàn electron Nhận thấy: 7, × > 0, × + 0,1 × ⇒ Mg dư, muối ban ñầu ñã chuyển hết thành kim loại 24 - Theo B.T.E (hoặc B.T.ð.T được) có ngay: Ag : 0,1  ⇒ m(rắn ) = 24,8 gam : n Mg(p −) × = 0, × + 0,1 × ⇒ n Mg(p −) = 0, 25(mol) ⇒ r¾n = Cu : 0,  Mg(cßn) : 0, 05  Cách phương pháp dòng Thứ tự phản ứng dùng pp dòng : Mg + 2Ag+ → Mg2+ + 2Ag ↓ Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu ↓ Bạn có kết qủa Ví dụ Cho 5,4 gam bột Al vào 200ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 0,75M Zn(NO3)2 1M Sau phản ứng kết thúc thu dung dịch B.Cơ cạn dung dịch B thu ñược m gam chất rắn Giá trị m A.80,4 gam B 75,4 gam C.52,05 gam D.54,62 gam Cách Phương pháp bảo toàn e 5, × < 0, × + 0,15 × ⇒ Mg phản ứng chuyển hết thành muối, muối ban ñầu chưa chuyển hết thành 27 kim loại Vậy muối hết ? muối dư ? - Theo B.T.E (hoặc B.T.ð.T được) có ngay: Al3+ : 0,  n Zn2+ (p −) = 0,15(mol)  ⇒ dd sau =  Zn + (cßn) : 0, 05 ⇒ m(muối ) = 52,05 gam : 0, × = 0, × + n Zn2+ (p.−) × ⇒  2+ Cu hÕt  NO − : 0,  Cách phương pháp dòng Bạn đọc giải phương pháp vớ lưu ý : trình tự phản ứng 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu (học cách cân nhẫm nhé) 2Al + 3Zn2+ → 2Al3+ + 3Zn ðặt bút làm bạn vì: Ví dụ Cho lượng bột Zn vào dung dịch X gồm FeCl2 CuCl2 Khối lượng chất rắn thu sau phản ứng xảy hồn tồn nhỏ hợn khối lượng bột Zn ban đầu 0,5 gam.Cô cạn phần dung dịch sau phản ứng thu ñược 13,6 gam muối khan Tổng khối lượng muối X A 13,1 gam B.17,0 gam C.19,5 gam D 14,1 gam Nhận xét Khác với trên, ñây toán chưa cho biết số mol kim loại muối tham gia phản ứng ⇒ biết chất hết? Chất dư? Khơng có khó khăn hết bạn nắm kĩ nêu phần lí thuyết Nhắc lại bạn nhớ : Xét phản ứng : aM +bYa+ → aMb+ + bY ↓ Trong trình phản ứng : + Kim loại M tan dạng ion Mb+ ( muối) + Ion kim loại Ya+ lắng xuống dạng kết tủa Y ↓ Hệ : khối lượng kim loại dung dịch sau phản ứng có thay đổi ( ngược : sau phản ứng khối lượng kim loại tăng khối muối giảm ngược lại), tùy theo tương quan khối lượng kim loại tan kim loại bám vo: m(K.loại) = m (muối) = (a.Y b.M) ì n (p −) ( npư = mol chất phương trình phản ứng) hscb Khi : ∆m = >0